高中物理竞赛的数学基础(3)

2019-03-06 08:28

标轴的夹角α来描述。从图上不难看出,P1点愈靠近P0点,α角就愈接近一个确定的值α0,当P1点完全和P0点重合的时候,割线P0P1变成切线P0T,α的极限值α0就是切线与横轴的夹角。

在解析几何中,我们把一条直线与横坐标轴夹角的正切tanα叫做这条直线的斜率。斜率为正时表示α是锐角,从左到右直线是上坡的(见图A-7a);斜率为负时表示α是钝角,从左到右直线是下坡的(见图A-7b)。现在我们来研究图A-6中割线P0P1和切线P0T的斜率。

设P0和P1的坐标分别为(x0,y0)和(x0+△x,y0+△y),以割线P0P1为斜边作一直角三角形△P0P1M,它的水平边P0M的长度为△x,竖直边MP1的长度为△y,因此这条割线的斜率为

如果图A-6中的曲线代表函数y=f(x),则割线P0P1的斜率就等于函数在

线P0P1斜率的极限值,即

所以导数的几何意义是切线的斜率。

§3.导数的运算

11

在上节里我们只给出了导数的定义,本节将给出以下一些公式和定理,利用它们可以把常见函数的导数求出来。

3.1基本函数的导数公式

(1)y=f(x)=C(常量)

(2)y=f(x)=x

(3)y=f(x)=x2

(4)y=f(x)=x3

12

上面推导的结果可以归纳成一个普遍公式:当y=xn时,

等等。利用(A.33)式我们还可以计算其它幂函数的导数(见表A-2)。

n

除了幂函数x外,物理学中常见的基本函数还有三角函数、对数函数和指数函数。我们只给出这些函数的导数公式(见表A-2)而不推导,读者可以直接引用。

3.2有关导数运算的几个定理 定理一

证:

13

定理二

证:

函数y=f(x) c(任意常量) x(n为任意常量)

n=1,x n=2,x n=3,x

32

n

表A-2基本导数公式 导数y′=f′(x)

0 n-1nx 1 2x 23x

???? sinx cosx lnx

???? cosx -sinx

14

ex 定理三

ex

证:

定理四

证:

例题1求y=x2±a2(a为常量)的导数。

例题3求y=ax(a为常量)的导数。

15

2


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